渗透驱动管道流及其与植物中糖分运输的关系

在植物中，渗透驱动流被认为负责糖分在贯穿整个植物长度的管状韧皮部细胞网络中的转运。本文对通过半透壁管道的瞬态渗透驱动流进行了实验和理论研究。我们通过提供更精确的实验版本，改进了Eschrich、Evert和Young \cite[]{Eschrich:1972}的实验工作，以便与理论进行更好的比较。在实验中，我们测量了“糖锋”的动力学和结构，即糖分在两端封闭的管道中突然加载后的传输和衰减。我们测量了膜管内部的压力，从而能够将实验直接与理论进行比较，特别是定量确认了封闭管中糖锋的指数衰减。在一个新颖的实验装置中，我们能够测量糖锋移动时的整个浓度分布。与以往的研究相反，我们发现实验与理论之间具有非常好的一致性。在低轴向阻力极限下（在我们的实验以及植物中的许多情况下均成立），我们表明这些方程可以通过特征线法精确求解，通常得到一个隐式解。此外，我们表明在更一般的条件下，运动方程可以重写为一个单一的积分微分方程，该方程可以很容易地进行数值求解。讨论了我们的结果对植物的适用性，并表明压力流假说很可能可以解释植物中糖分的短距离运输。